هدف از این پژوهش، بررسی میزان تنوع ژنتیکی و تعیین روابط بین برخی صفات زراعی و اجزای عملکرد دانه در جمعیت‌های F2 گیاه گلرنگ بود تا از این اطلاعات در برنامه‌های به‌نژادی و بهبود عملکرد دانه استفاده شود. برای این منظور، ۹ جمعیت F₂ حاصل از تلاقی ژنوتیپ‌های متفاوت به همراه ۷ والد آن‌ها (شامل یک ژنوتیپ خارجی و سایر ژنوتیپ‌های بومی ایران) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان کشت و ارزیابی شدند. صفات فنولوژیک (تعداد روز تا شروع گلدهی، ۵۰ درصد گلدهی و رسیدگی)، صفات مورفولوژیک (ارتفاع بوته، تعداد طبق در بوته و قطر طبق) و صفات عملکردی (تعداد دانه در طبق، وزن صد دانه، عملکرد دانه در بوته و در واحد سطح) اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که تنوع ژنتیکی معنی‌داری برای اغلب صفات وجود دارد که بیانگر پتانسیل بالای این جمعیت‌ها برای انتخاب در برنامه‌های اصلاحی است. ضرایب تغییرات ژنوتیپی بالا مربوط به تعداد دانه در طبق (13/6 درصد) و وزن دانه در طبق (11/6 درصد) بود، که وراثت‌پذیری عمومی بالایی نیز به ترتیب برابر با 82/5 و 71/2 درصد نشان دادند. ضرایب همبستگی و تجزیه رگرسیون مشخص کردند که صفات تعداد طبق در بوته و تعداد دانه در طبق، بیشترین اثر مستقیم و همبستگی مثبت و معنی‌دار با عملکرد دانه داشته و در مجموع ۷۹ درصد از تغییرات عملکرد دانه در واحد سطح را تبیین نمودند، درحالی که وزن صد دانه تأثیر اندکی داشت. در بین تلاقی-های مورد بررسی، بیشترین عملکرد دانه و درصد روغن در تلاقی ها مربوط به تلاقی 5 (  (IUTc129 ×IUTE1449با 2364 گیلوگرم دانه در هکتار و 24/7 درصد روغن و در بین والدها مربوط به والد 2) (IUTKh211 با 2642 گیلوگرم دانه در هکتار و 25/8 درصد روغن بود. به‌طور کلی، نتایج نشان می‌دهد که تمرکز بر بهبود صفاتی نظیر تعداد طبق در بوته و تعداد دانه در طبق می‌تواند به‌عنوان راهبردی مؤثر برای ارتقای عملکرد دانه در برنامه‌های اصلاحی گلرنگ به‌کار رود.